基于进化算法的超宽带TEM喇叭天线阵列优化研究的任务书.docx

基于进化算法的超宽带TEM喇叭天线阵列优化研究的任务书
任务书
一、研究背景
超宽带（Ultra-wideband,UWB）技术是一种基于窄脉冲信号的无线传输技术，具有传输速度快、透过物体能力强等优点。因此，超宽带技术在无线通信、雷达信号处理、医疗诊断等领域得到广泛应用。而TEM喇叭天线阵列则是一种主要应用于UWB系统中的天线结构，具有宽频、高增益、辐射方向性好等特点。为了更好地利用UWB技术以及TEM喇叭天线阵列的优点，需要对其进行优化研究。
进化算法是一种模拟自然界生物群体进化的优化算法，常见的进化算法有遗传算法、粒子群算法、人工免疫算法等。利用进化算法对TEM喇叭天线阵列进行优化研究，可以得到更加优秀的参数组合，从而提升其性能。
二、研究内容
本研究将基于进化算法，对超宽带TEM喇叭天线阵列进行优化研究，具体研究内容包括：
1.研究UWBTEM喇叭天线阵列的设计原理，理解其特点及性能指标。
2.探究进化算法的基本原理及其在TEM喇叭天线阵列优化中的应用。
3.建立TEM喇叭天线阵列的数学模型，包括阵列结构参数、工作频率范围、辐射特性等。
4.利用进化算法优化TEM喇叭天线阵列的参数，包括TEM喇叭口径、喇叭角度、垂直间距等，并通过仿真验证优化后的阵列的性能。
5.比较优化前后阵列的性能，分析优化结果，得出结论并提出改进意见。
三、研究方法和技术路线
1.研究方法
本研究采用理论分析与仿真相结合的方法，通过建立数学模型，利用MATLAB等软件进行仿真分析。同时，采用进化算法求解TEM喇叭天线阵列的优化问题。
2.技术路线
（1）理论分析
理解TEM喇叭天线阵列的设计原理及其特点，掌握TEM喇叭天线阵列的的性能指标。通过频域分析和时域分析得到TEM喇叭天线阵列的电磁特性。
（2）仿真分析
建立TEM喇叭天线阵列的数学模型，包括阵列结构参数、工作频率范围、辐射特性等。利用MATLAB等工具进行仿真分析，得到TEM喇叭天线阵列的电磁特性，比如阻抗、辐射方向性等。
（3）进化算法
选择适合TEM喇叭天线阵列优化的进化算法，如遗传算法、粒子群算法等。进行算法参数的调试和优化，以确保求解效率和求解精度。
（4）验证与分析
对优化后的TEM喇叭天线阵列进行仿真验证，得到其性能指标，并与优化前的阵列进行比较。从中分析出优化后改进的性能点，并提出改进意见。
四、研究目标
本研究的主要目标是：
1.掌握UWBTEM喇叭天线阵列的设计原理，理解其特性及性能指标。
2.熟悉进化算法的基本原理及其在TEM喇叭天线阵列优化中的应用。
3.建立TEM喇叭天线阵列数学模型，进行电磁仿真分析，得出其电磁特性，并验证其正确性。
4.基于进化算法，优化TEM喇叭天线阵列的关键参数，提高其性能表现。
5.经过优化后，得到够优的TEM喇叭天线阵列，并对其性能指标进行深入分析，提出相关的改进和优化方案。
五、参考文献
[1]D.Sarabandi,F.Ahmadpanah,andY.Qian,BroadbandplanarTEMhornantenna,IEEETrans.AntennasPropag.,vol.49,no.2,Feb.2001,pp.221–226.
[2]B.B.Mandelbrot,TheFractalGeometryofNature.NewYork:W.H.Freeman,1982.
[3]J.KennedyandR.Eberhart,Particleswarmoptimization,inProc.IEEEInt.Conf.NeuralNetw.,Piscataway,NJ,1995,pp.1942–1948.
[4]Y.ShiandR.Eberhart,Amodifiedparticleswarmoptimizer,inProc.IEEECongressonEvolutionaryComputation,LaJolla,CA,1999,pp.69–73.